一種基于光網(wǎng)絡(luò)子拓?fù)鋱D的域間路由方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種用于多域軟件定義靈活光網(wǎng)絡(luò)中的RSA(RoutingandSpectrum Assignment,路由和頻譜分配）方法，特別是設(shè)及一種基于光網(wǎng)絡(luò)子拓?fù)鋱D的域間路由方 法，屬于光通信技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SoftwareDefined化twork,SDN)具備較強(qiáng)的可編程能力，采用統(tǒng) 一控制機(jī)制和集中策略，滿(mǎn)足光網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一、靈活、集成的智能化控制需求。將SDN技術(shù)引入 光網(wǎng)絡(luò)形成軟件定義光網(wǎng)絡(luò)（SoftwareDefined化tical化twork,SDON)，考慮到光網(wǎng)絡(luò) 特殊的控制需求，需要在SDN的基礎(chǔ)上進(jìn)行拓展，W滿(mǎn)足光網(wǎng)絡(luò)對(duì)網(wǎng)元節(jié)點(diǎn)傳輸能力的靈 活配置W及對(duì)業(yè)務(wù)帶寬按需調(diào)度的需求，從而提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率。
[0003] 期干U"Amulti-domaincontrolschemefordiffservQoSandenergysaving considerationinsoftware-definedflexibleopticalnetworks"采用分布式控制架 構(gòu)，僅僅憑借PCE(路徑計(jì)算單元）所在域的本地拓?fù)湫畔⒐ぷ?，建立域間連接時(shí)，首先需要 確定每個(gè)域的邊界節(jié)點(diǎn)，然后本地控制器遍歷所有的邊界節(jié)點(diǎn)進(jìn)行最短路徑計(jì)算并選擇性 能最好（跳數(shù)最少、路徑最短）的邊界節(jié)點(diǎn)作為分段路由的源、目的節(jié)點(diǎn)。該方案時(shí)延較大， 計(jì)算過(guò)程比較復(fù)雜，且各個(gè)控制器之間需要擴(kuò)展東西接口完成相互間的通信。
[0004] 期 干。"Fielddemonstrationofdatacenterresourcemigrationvia multi-domainsoftwaredefinedtransportnetworkswithmulti-controller coll油oration"提出了S種多控制器協(xié)作完成多域路由和頻譜資源分配的方案，控制器驅(qū) 動(dòng)方案（ConD巧與上述文獻(xiàn)提到的方案性質(zhì)差別不大，云驅(qū)動(dòng)方案（C1D巧方案對(duì)ConDS方 案進(jìn)行了改進(jìn)，對(duì)于邊界節(jié)點(diǎn)、域間鏈路W及各個(gè)域內(nèi)所有的虛擬鏈路進(jìn)行存儲(chǔ)，連接請(qǐng)求 到來(lái)時(shí)，根據(jù)為每個(gè)域分配的源、目的節(jié)點(diǎn)信息，各自完成路徑選擇和計(jì)算，最后將分段路 由匯聚形成完整的路徑；由于ClDS方案隨機(jī)地選擇的邊界節(jié)點(diǎn)，子控制器仍然缺乏對(duì)全局 信息的掌控，因此會(huì)導(dǎo)致較高的阻塞率。另外，ClDS方案忽略了環(huán)路路由存在的可能性。動(dòng) 態(tài)優(yōu)化下的云驅(qū)動(dòng)方案（ClDS-DO)方案彌補(bǔ)ClDS方案對(duì)于全局掌控能力的缺陷，通過(guò)發(fā)送 查詢(xún)消息獲取全局的節(jié)點(diǎn)尤其是邊界節(jié)點(diǎn)信息，發(fā)揮了總體掌控的優(yōu)勢(shì)，在域間信息高度 可見(jiàn)的情況下完成帶有約束條件的跨域路徑計(jì)算和資源分配。但該方法是在全網(wǎng)拓?fù)滟Y源 的基礎(chǔ)上計(jì)算路徑，容易占用多個(gè)子控制器和單域資源，不利于實(shí)現(xiàn)節(jié)能和降低阻塞率的 目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種可根據(jù)劃分的子拓?fù)鋱D在路由和頻譜資 源分配過(guò)程中分配不同光路資源的域間路由方法。本發(fā)明采用SDN分層控制的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 有效屏蔽各廠商設(shè)備W及各域網(wǎng)絡(luò)之間的細(xì)節(jié)差異，從而更完善地支持跨域的流量工程； 本發(fā)明基于子拓?fù)鋱D的域間路由方案W更加優(yōu)化的全局優(yōu)化策略，完成域間服務(wù)的資源配 置，降低其域間連接的阻塞率、能耗及網(wǎng)絡(luò)時(shí)延，從整體上提升了SDON的網(wǎng)絡(luò)性能。
[0006] 本發(fā)明的目的通過(guò)W下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：一種基于光網(wǎng)絡(luò)子拓?fù)鋱D的域間路由方 法，包括W下步驟：
[0007] 步驟1:根據(jù)整個(gè)光網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膶?shí)際結(jié)構(gòu)進(jìn)行子拓?fù)鋱D劃分，并將劃分的子拓?fù)?圖信息進(jìn)行存儲(chǔ)；所述的光網(wǎng)絡(luò)包括多個(gè)單域、多個(gè)子控制器和一個(gè)根控制器，每個(gè)單域包 括一個(gè)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)且每個(gè)單域?qū)?yīng)設(shè)置有一個(gè)子控制器；
[0008] 步驟2 :源節(jié)點(diǎn)接收到業(yè)務(wù)請(qǐng)求并通知其對(duì)應(yīng)的子控制器，該子控制器判斷該業(yè) 務(wù)請(qǐng)求的目的節(jié)點(diǎn)是否屬于其管理的單域，如果屬于其管理的單域，則通過(guò)該子控制器的 路徑計(jì)算單元進(jìn)行該業(yè)務(wù)請(qǐng)求的路由和資源分配過(guò)程，結(jié)束本流程；否則，該子控制器通知 光網(wǎng)絡(luò)的根控制器處理該業(yè)務(wù)請(qǐng)求，執(zhí)行步驟3 ;
[0009] 步驟3 :根控制器判斷該業(yè)務(wù)請(qǐng)求的源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)分別屬于哪個(gè)單域，根據(jù) 源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)所在的單域調(diào)用子拓?fù)鋱D信息，然后通過(guò)根控制器的路徑計(jì)算單元進(jìn)行 該業(yè)務(wù)請(qǐng)求的路由和資源分配過(guò)程，執(zhí)行步驟4 ;
[0010] 步驟4:根控制器將路由和資源分配結(jié)果傳遞給該路由對(duì)應(yīng)的各子控制器，各子 控制器根據(jù)根控制器計(jì)算的路由和資源分配結(jié)果分別完成域內(nèi)和域間的路由和頻譜資源 分配；
[0011] 步驟5 :各子控制器之間采用相互協(xié)作的方式進(jìn)行分段的建路過(guò)程，最終為業(yè)務(wù) 請(qǐng)求分配完整的路由和頻譜資源。
[0012] 其中，步驟1所述的根據(jù)整個(gè)光網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膶?shí)際結(jié)構(gòu)進(jìn)行子拓?fù)鋭澐?，具體為：判 斷整個(gè)光網(wǎng)絡(luò)內(nèi)任意兩個(gè)單域之間是否存在域間鏈路，存在域間鏈路的兩個(gè)單域，則劃分 為一個(gè)子拓?fù)洌徊淮嬖谟蜷g鏈路的兩個(gè)單域，則添加一個(gè)或多個(gè)單域構(gòu)成一個(gè)子拓?fù)洌沟?不存在域間鏈路的兩個(gè)單域能聯(lián)通。
[001引其中，子拓?fù)涞膫€(gè)數(shù)n與單域的個(gè)數(shù)m存在如下關(guān)系：《>錢(qián)，其中，C表示組合。
[0014] 其中，所述的添加的單域個(gè)數(shù)W業(yè)務(wù)請(qǐng)求的路徑經(jīng)歷的單域個(gè)數(shù)最少為原則。
[0015] 其中，所述的子拓?fù)鋭澐中畔榭缬蜻B接請(qǐng)求的源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)所屬單域及另 外添加的單域中的節(jié)點(diǎn)和鏈路資源；所述的跨域連接請(qǐng)求為源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)不在同一單 域的業(yè)務(wù)請(qǐng)求。
[0016] 其中，步驟1所述的將子拓?fù)鋱D進(jìn)行存儲(chǔ)具體為：將子拓?fù)鋱D劃分信息存儲(chǔ)在光 網(wǎng)絡(luò)的全局流量工程數(shù)據(jù)庫(kù)中。
[0017] 其中，步驟2和步驟3所述的路徑計(jì)算單元進(jìn)行該業(yè)務(wù)請(qǐng)求的路由和資源分配過(guò) 程，具體包括步驟：
[0018] 步驟21 :根據(jù)該業(yè)務(wù)請(qǐng)求對(duì)誤碼率的需求將該業(yè)務(wù)請(qǐng)求映射到高等級(jí)業(yè)務(wù)和低 等級(jí)業(yè)務(wù)中；
[0019] 步驟22 :路徑計(jì)算單元為該業(yè)務(wù)請(qǐng)求計(jì)算出K條路徑后，分別計(jì)算第一條至第K 條路徑的Q值并存儲(chǔ)，將K條路徑中的Q值不小于預(yù)設(shè)闊值的路徑分別計(jì)算其能耗值，執(zhí)行 步驟23 ;若K條路徑中所有路徑的Q值均小于預(yù)設(shè)闊值，則結(jié)束本流程；其中，K為大于1的 自然數(shù)；
[0020] 步驟23 :為高等級(jí)業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)請(qǐng)求，選擇Q值最大的路徑；為低等級(jí)業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)請(qǐng) 求，選擇能耗值最小的路徑；
[0021] 步驟24:使用首次命中算法為該業(yè)務(wù)請(qǐng)求分配頻譜資源，若有可用資源，則建立 連接，該業(yè)務(wù)請(qǐng)求的路由和資源分配成功；若無(wú)可用資源，則該路徑阻塞，結(jié)束本流程。
[0022] 其中，所述的步驟22中能耗值的計(jì)算公式為：
[0024] 其中，Ep為能耗值，P為總的節(jié)點(diǎn)數(shù)，en為節(jié)點(diǎn)n每抓PS的能源消耗；bP為已建立 路徑的帶寬；Iu為節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j之間的鏈路長(zhǎng)度；A為放大參數(shù)；EewA為光纖放大器的 能耗。
[0025] 本發(fā)明相比【背景技術(shù)】的有益效果在于：
[0026] (1)本發(fā)明采用分層的控制架構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)示意圖如圖1所示，實(shí)現(xiàn)了控制器對(duì)全 局視圖更加優(yōu)化的把握和管理，統(tǒng)一配置網(wǎng)絡(luò)資源；
[0027] (2)本發(fā)明通過(guò)對(duì)光網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行子拓?fù)鋱D的劃分，既有利于分層控制架構(gòu)管理網(wǎng)絡(luò) 資源，又能夠大幅降低網(wǎng)絡(luò)阻塞率和時(shí)延，同時(shí)能達(dá)到節(jié)能的作用，從整體上提高網(wǎng)絡(luò)的性 能。
【附圖說(shuō)明】 陽(yáng)028] 圖1是本發(fā)明的基于FlowBroker的分層控制網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)示意圖；
[0029] 圖2是本發(fā)明的基于光網(wǎng)絡(luò)子拓?fù)鋱D的域間路由方法流程圖；
[0030] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例14節(jié)點(diǎn)的NSF網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中子拓?fù)鋱D劃分方式一示意圖；
[0031] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例14節(jié)點(diǎn)的NSF網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中子拓?fù)鋱D劃分方式二示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0033] 圖2是本發(fā)明的一種基于光網(wǎng)絡(luò)子拓?fù)鋱D的域間路由方法流程圖，該方法包括W 下步驟：
[0034] 步驟1 :在到達(dá)光網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)請(qǐng)求到來(lái)之前，根據(jù)整個(gè)光網(wǎng)絡(luò)域拓?fù)涞膶?shí)際結(jié)構(gòu) 進(jìn)行子拓?fù)鋱D的劃分，并將劃分的子拓?fù)鋱D信息存儲(chǔ)在全局的流量工程數(shù)據(jù)庫(kù)（Global TED)中；所述的光網(wǎng)絡(luò)包括多個(gè)單域、多個(gè)子控制器和一個(gè)根控制器，每個(gè)單域包括一個(gè) 或多個(gè)節(jié)點(diǎn)且每個(gè)單域?qū)?yīng)設(shè)置有一個(gè)子控制器；
[0035] 由于跨域連接請(qǐng)求更容易被阻塞，導(dǎo)致連接建立失敗，因此劃分子拓?fù)鋱D時(shí)，考慮 到網(wǎng)絡(luò)的阻塞率一般將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涿績(jī)蓚€(gè)存在域間鏈路的單域劃分為一個(gè)子拓?fù)?，如?兩個(gè)單域之間不存在域間鏈路，則添加一個(gè)或多個(gè)單域構(gòu)成一個(gè)子拓?fù)?，使得不存在域間 鏈路的兩個(gè)單域能聯(lián)通。運(yùn)樣劃分的依據(jù)主要是由于域間服務(wù)容易阻塞，連接請(qǐng)求的路徑 經(jīng)歷的域個(gè)數(shù)越少，其阻塞率越低。
[0036] 每個(gè)子拓?fù)鋱D負(fù)責(zé)為兩種跨域連接請(qǐng)求提供物理層的拓?fù)湫畔?，即，跨域連接請(qǐng) 求的源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)分別屬于子拓?fù)鋱D中的兩個(gè)單域。如：子拓?fù)鋎omainl3負(fù)責(zé)處理域 13和域31的連接請(qǐng)求。注意子拓?fù)洳粚儆谔摂M拓?fù)?，它是?duì)實(shí)際物理拓?fù)?